CN107190177B - 一种锆钛镍合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种锆钛镍合金，化学成分质量百分比为：锆47‑50.5，钛47‑50.5，镍的0.5‑5.5，余量为不可避免的杂质；上述锆钛镍合金的制备方法主要是将上述原材料混合后放入真空非自耗熔炼炉中熔炼6遍，真空度为5.0×10‑3Pa，钨极引弧后，熔炼电极电流保持在190‑220A，每次熔炼时间为3min，每次熔炼完成之后，等待铸锭冷却至室温，再进行下一次的熔炼，以保证得到成分均匀的锆钛镍合金锭。本发明方法简便易操作，提高了晶体强度和硬度，其抗压强度为1691‑1900MPa，伸长率为2.6‑19.0％，维氏硬度为312‑370HV。

Description

一种锆钛镍合金及其制备方法
技术领域
本发明属于金属材料技术领域，特别涉及一种合金及其制备方法。
背景技术
锆合金具有中子吸收截面积小，耐腐蚀等物理化学性能，在核工业及化工领域的醋酸工业中具有重要的应用。鉴于其物理化学性质，锆合金在结构材料领域也具有巨大的应用潜力。但现有锆合金牌号主要针对核工业和化工工业应用，如果作为结构材料使用其强度等力学性能不能很好的满足要求，需要进行有效的强韧化，其中合金化是一种重要的强韧化手段。
发明内容
本发明的目的在于提供一种方法简便、容易操作、能够提高晶体强度和硬度的锆钛镍合金及其制备方法。本发明主要是以锆钛合金体系为基体，通过加入一定量的镍，制备出不同化学成分的新型锆钛镍合金。
本发明的锆钛镍合金化学成分质量百分比为：锆47-50.5，钛47-50.5，镍的0.5-5.5，余量为不可避免的杂质。
上述锆钛镍合金的制备方法：
(1)预处理：对原材料进行打磨并用超声波清洗，吹干；
(2)铸锭：将步骤(1)的原材料混合后放入非自耗真空电弧熔炼炉中熔炼6遍，真空度为5.0×10-3Pa，钨极引弧后，熔炼电极电流保持在190-220A，每次熔炼时间为3min，每次熔炼完成之后，等待铸锭冷却至室温，再进行下一次的熔炼，反复熔炼6次以保证得到成分均匀的锆钛镍合金锭。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、制备方法简便易操作。
2、加入镍元素，细化了晶粒，提高了晶体强度和硬度，其断裂强度为1691-1900MPa，伸长率为2.6-19.0％，维氏硬度为312-370HV。
附图说明
图1是本发明实施例1-3熔炼合金铸态X射线衍射图；
图2是本发明实施例1熔炼合金铸态200倍的金相图；
图3是本发明实施例2熔炼合金铸态200倍的金相图；
图4是本发明实施例3熔炼合金铸态200倍的金相图；
图5是本发明实施例1-3熔炼合金铸态压缩应力-应变曲线图。
具体实施方式：
实施例1
取纯锆丝29.7g、纯钛丝29.7g、纯镍丝0.6g，置于非自耗真空电弧熔炼炉中反复熔炼6遍，每次的熔炼时间3分钟，熔炼电极电流保持在190-220A，每次熔炼完成之后，等待铸锭冷却至室温，再进行下一次的熔炼，得到成分均匀的锆钛镍合金铸锭。将熔炼好的合金铸锭在熔炼炉中冷却10分钟后取出。如图1所示，可以知道制备的锆钛镍合金的相组成为α相和微量C14相。如图2所示，可以看出制备的锆钛镍合金的微观组织是由片状的α相组成。如图5所示，说明制备的锆钛镍合金有良好的断裂强度和较高的塑性。
在线切割机上将熔炼好的锆钛镍合金铸锭加工成高径比为2:1的标准压缩样，用水砂纸沿径向将压缩棒上的氧化皮磨掉，压缩棒两端同样磨去氧化皮，在instron5982力学性能测试机上测试其压缩力学性能，压缩速度为：0.18mm/min。并用引伸计全程跟踪测量试样在压缩过程中的长度变化。具体实验数据见表1。
实施例2
取纯锆丝29.1g、纯钛丝29.1g、纯镍丝1.8g，置于非自耗真空电弧熔炼炉中反复熔炼6遍，每次的熔炼时间3分钟，熔炼电极电流保持在190-220A，每次熔炼完成之后，等待铸锭冷却至室温，再进行下一次的熔炼，得到成分均匀的锆钛镍合金铸锭。将熔炼好的合金铸锭在熔炼炉中冷却10分钟后取出。如图1所示，可以知道制备的锆钛镍合金含有α相和微量C14相。如图3所示，可以看出合金的微观组织是由片状的α相组成，但α片层的宽度相比实例1制备的锆钛镍合金减小了，说明镍的增加会使锆钛镍合金的α片层的宽度减小。如图5所示，说明制备的锆钛镍合金有较好的强度和塑性。
在线切割机上将熔炼好的锆钛镍合金铸锭加工成高径比为2:1的标准压缩样，用水砂纸沿径向将压缩棒上的氧化皮磨掉，压缩棒两端同样磨去氧化皮，在instron5982力学性能测试机上测试其压缩力学性能，压缩速度为：0.18mm/min。并用引伸计全程跟踪测量试样在压缩过程中的长度变化。具体实验数据见表1。
实施例3
取纯锆丝28.5g、纯钛丝28.5g、纯镍丝3g，置于非自耗真空电弧熔炼炉中反复熔炼6遍，每次的熔炼时间3分钟，熔炼电极电流保持在190-220A，每次熔炼完成之后，等待铸锭冷却至室温，再进行下一次的熔炼，得到成分均匀的锆钛镍合金铸锭。将熔炼好的合金铸锭在熔炼炉中冷却10分钟后取出。如图1所示，说明随着镍含量的增加，合金中的C14相的含量增多。制备的锆钛镍合金由α相和C14相两种相组成。如图4所示，说明制备的锆钛镍合金金相显微组织是由片状α相和C14化合物共同组成的。如图5所示，制备的锆钛镍合金，说明当镍含量的质量分数达到5％时，有较好的断裂强度。
在线切割机上将熔炼好的合金铸锭加工成高径比为2:1的标准压缩样，用水砂纸沿径向将压缩棒上的氧化皮磨掉，压缩棒两端同样磨去氧化皮，在instron5982力学性能测试机上测试其压缩力学性能，压缩速度为：0.18mm/min。并用引伸计全程跟踪测量试样在压缩过程中的长度变化。具体实验数据见表1。
表1合金力学性能测试结果

Claims (2)

1.一种锆钛镍合金，其特征在于：它的化学成分质量百分比为：锆47-50.5、钛47-50.5、镍0.5-5.5，余量为不可避免的杂质；所述锆钛镍合金的制备方法为：
(1)预处理：对原材料进行打磨并用超声波清洗，吹干；
(2)铸锭：将步骤(1)的原材料混合后放入非自耗真空电弧熔炼炉中熔炼6遍，真空度为5.0×10-3Pa，钨极引弧后，熔炼电极电流保持在190-220A，每次熔炼时间为3min，每次熔炼完成之后，等待铸锭冷却至室温，再进行下一次的熔炼，反复熔炼6次以保证得到成分均匀的锆钛镍合金锭。
2.权利要求1的锆钛镍合金的制备方法，其特征在于：(1)预处理：对原材料进行打磨并用超声波清洗，吹干；(2)铸锭：将步骤(1)的原材料混合后放入非自耗真空电弧熔炼炉中熔炼6遍，真空度为5.0×10-3Pa，钨极引弧后，熔炼电极电流保持在190-220A，每次熔炼时间为3min，每次熔炼完成之后，等待铸锭冷却至室温，再进行下一次的熔炼，反复熔炼6次以保证得到成分均匀的锆钛镍合金锭。
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